CN103197959A - 一种多核cpu的切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多核CPU的切换方法，包括中央处理器CPU间的切换步骤，所述切换步骤包括：在磁盘操作系统DOS下，接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令；根据所述CPU间切换指令，保存运行操作系统的第一当前CPU的工作环境参数；将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU，并控制所述第一当前CPU退出运行状态，使第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行。本发明能够在DOS下对多核CPU进行初始化，并可进行自由切换，获取多核CPU的信息。

Description

一种多核CPU的切换方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种多核CPU的切换方法。

背景技术

CPU包括引导处理器BSP、应用处理器AP，是计算机的运算核心和控制核心。对于安装有两颗CPU的服务器主板，假设每颗CPU有四个内核，则两颗CPU共八个内核，这样，整个系统就相当于有一个BSP和七个AP。也就是说，所述BSP担负系统启动和运行操作系统OS的主要线程，因此BSP有且仅有一个，而AP有无均可。

操作系统DOS主要是一种面向磁盘的系统软件，是人与机器的一座桥梁。DOS是单线程系统，也就是说，在DOS下只能支持单CPU运行，这样，既无法利用多核CPU的多核特性，也无法对其余CPU进行查询测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多核CPU的切换方法，通过在DOS环境下实现多核CPU的切换，解决了对多核CPU任意操作的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供的一种多核CPU的切换方法包括中央处理器CPU间的切换步骤，包括：

在DOS下，接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令；

根据所述CPU间切换指令，保存运行操作系统的第一当前CPU的工作环境参数；

将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU，并控制所述第一当前CPU退出运行状态，使第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行。

优选地，所述将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU的步骤包括：

生成用于使所述待切换CPU切换为第二当前CPU的第二处理器内部中断消息，并发送至所述待切换CPU；

根据所述第二处理器内部中断消息，将所述待切换CPU的AP切换为BSP，以便所述待切换CPU进入运行状态。

优选地，所述控制所述第一当前CPU退出运行状态的步骤包括：

生成用于使第一当前CPU退出运行状态的第一处理器内部中断消息IPI，并发送至所述第一当前CPU；

根据所述第一处理器内部中断消息，将所述第一当前CPU中的BSP切换为AP，以便退出运行状态。

优选地，所述第一当前CPU的工作环境参数包括代码段寄存器CS参数和指令寄存器EIP参数，所述第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行的步骤包括：

所述第二当前CPU按照所述第一当前CPU的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前CPU中BSP的CS参数和EIP参数，使所述第二当前CPU中的BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。

优选地，所述方法还包括CPU内多核间的切换步骤，所述CPU的多核包括一个BSP、一个或多个AP，所述切换步骤包括：

接收来自用户的含有待切换标识的CPU内切换指令；

根据所述CPU内切换指令，保存运行操作系统的第一当前BSP的工作环境参数，并控制所述第一当前BSP退出运行状态；

将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP，使第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行。

优选地，所述将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP的步骤包括：

生成用于使所述待切换AP切换为第二当前BSP的第四处理器内部中断消息，并发送至所述待切换AP；

根据所述第四处理器内部中断消息，将所述待切换AP切换为BSP，以便所述待切换AP进入运行状态。

优选地，所述控制所述第一当前BSP退出运行状态的步骤包括：

生成用于使第一当前BSP退出运行状态的第三处理器内部中断消息，并发送至所述第一当前BSP；

根据所述第三处理器内部中断消息，将所述第一当前BSP切换为AP，以便退出运行状态。

优选地，所述第一当前BSP的工作环境参数包括CS参数和EIP参数，所述第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行的步骤包括：

所述第二当前BSP按照所述第一当前BSP的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前BSP的CS参数和EIP参数，使所述当前第二BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。

优选地，所述方法还包括：

生成用于读取BSP中内部寄存器组的第五处理器内部中断消息，并发送至所述BSP；

根据所述第五处理器内部中断消息，显示所述BSP的内部寄存器组，以便用户查询和调试。

优选地，所述方法还包括：

在所述接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令前或CPU切换指令前，生成用于初始化AP的启动处理器内部中断消息，并发送至所有AP；

根据收到的所述启动处理器内部中断消息，对AP的内部寄存器组进行初始化操作。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明通过在DOS下将任意一个AP切换为运行操作系统的BSP，实现对AP进行任意操作，不仅可以利用多核CPU的多核特性，也可以对其余CPU进行查询测试。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多核CPU间切换流程图；

图2是本发明实施例提供的多核CPU内切换流程图；

图3是本发明实施例提供的多核CPU切换系统原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的多核CPU间切换流程图，如图1所示，步骤包括：

步骤101：在磁盘操作系统DOS下，接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令。

步骤102：根据所述CPU间切换指令，保存运行操作系统的第一当前CPU的工作环境参数。所述第一当前CPU的工作环境参数包括代码段寄存器CS参数和指令寄存器EIP参数。

具体地说，首先通过高级可编程中断处理控制器APIC总线对所述当前第一CPU发出处理器内部中断IPI,在IPI处理程序中，保存下当前第一CPU的运行场景，例如：EAX,EBX,ECX,EDX,EBP,ESP,CS及EIP，以及相关的APIC寄存器组和MSR寄存器组。

步骤103、将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU，并控制所述第一当前CPU退出运行状态，使第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行。其中，所述控制所述第一当前CPU退出运行状态的步骤包括：生成用于使第一当前CPU退出运行状态的第一处理器内部中断消息（第一IPI消息），并发送至所述第一当前CPU；根据所述第一处理器内部中断消息，将所述第一当前CPU中的引导处理器BSP切换为应用处理器AP，以便退出运行状态。所述将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU的步骤包括：生成用于使所述待切换CPU切换为第二当前CPU的第二处理器内部中断消息，并发送至所述待切换CPU；根据所述第二处理器内部中断消息，将所述待切换CPU的AP切换为BSP，以便所述待切换CPU进入运行状态。所述第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行的步骤包括：所述第二当前CPU按照所述第一当前CPU的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前CPU中BSP的CS参数和EIP参数，使所述BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。

具体地说，首先，根据用户所设定的欲切换CPU APIC ID，在IPI处理程序中，将第二当前CPU的MSR Register IA32_APIC_BASE(MSR Index:0x1B)位8从0设定为1，标志着第二当前CPU中的一个AP将变成BSP。其次，将第一当前CPU的MSR Register IA32_APIC_BASE(MSR Index:0x1B)位8从1设定为0，标志着第一当前CPU中的BSP将变成AP。然后，依次将第二当前CPU中所述AP的CS和EIP设成第一当前CPU所设定的CS和EIP。最后，执行远跳转指令，跳到CS:EIP处，程序退出到DOS下，实现了CPU间的切换。

进一步地，在所述步骤101前，还包括初始化AP的步骤，所述初始化AP的步骤包括：生成用于初始化AP的启动处理器内部中断消息，并发送至所有AP，根据收到的所述启动处理器内部中断消息，对AP内部寄存器组进行初始化操作。

进一步地，在所述步骤103后，还包括查询和调试步骤，所述查询和调试步骤包括：生成用于读取BSP中内部寄存器组的第五处理器内部中断消息，并发送至所述BSP，根据所述第五处理器内部中断消息，显示所述BSP的内部寄存器组，以供用户查询和调试。

图2是本发明实施例提供的多核CPU内切换流程图，所述CPU的多核包括一个BSP、一个或多个AP，如图2所示，CPU内多核间的切换步骤包括：

步骤201：接收来自用户的含有待切换标识的CPU内切换指令。

步骤202：根据所述CPU内切换指令，保存运行操作系统的第一当前BSP的工作环境参数。其中，所述第一当前BSP的工作环境参数包括代码段寄存器CS参数和指令寄存器EIP参数。

具体地说，首先通过高级可编程中断处理控制器APIC总线对所述当前第一BSP发出处理器内部中断IPI,在IPI处理程序中，保存下当前第一BSP的运行场景，例如：EAX,EBX,ECX,EDX,EBP,ESP,CS及EIP，以及相关的APIC寄存器组和MSR寄存器组。

步骤203：将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP，并控制所述第一当前BSP退出运行状态，使第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行。其中，所述将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP的步骤包括：生成用于使所述待切换AP切换为第二当前BSP的第四处理器内部中断消息，并发送至所述待切换AP；根据所述第四处理器内部中断消息，将所述待切换AP切换为BSP，以便所述待切换AP进入运行状态。所述控制所述第一当前BSP退出运行状态的步骤包括：生成用于使第一当前BSP退出运行状态的第三处理器内部中断消息，并发送至所述第一当前BSP；根据所述第三处理器内部中断消息，将所述第一当前BSP切换为AP，以便退出运行状态。所述第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行的步骤包括：所述第二当前BSP按照所述第一当前BSP的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前BSP的CS参数和EIP参数，使所述当前第二BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。

具体地说，首先，根据用户所设定的欲切换CPU APIC ID，在IPI处理程序中，将指定AP的MSR Register IA32_APIC_BASE(MSR Index:0x1B)位8从0设定为1，标志着所述AP将变成第二当前BSP。其次，将第一当前BSP的MSRRegister IA32_APIC_BASE(MSR Index:0x1B)位8从1设定为0，标志着第一当前BSP将变成AP。然后，依次将第二当前BSP中的CS和EIP设成第一当前BSP所设定的CS和EIP。最后，执行远跳转指令，跳到CS:EIP处，程序退出到DOS下，实现了CPU内多核间的切换。

进一步地，在所述步骤201前，还包括初始化AP的步骤，所述初始化AP的步骤包括：生成用于初始化AP的启动处理器内部中断消息，并发送至所有AP，根据收到的所述启动处理器内部中断消息，对AP内部寄存器组进行初始化操作。

进一步地，在所述步骤203后，还包括查询和调试步骤，所述查询和调试步骤包括：生成用于读取第二当前BSP中内部寄存器组的第五处理器内部中断消息，并发送至所述第二当前BSP，根据所述第五处理器内部中断消息，显示所述第二当前BSP的内部寄存器组，以供用户查询和调试。

通过图1和图2可知，本发明能够对多核CPU进行初始化、自由切换，以及信息读取。

图3是本发明实施例提供的多核CPU切换系统原理框图，如图3所示，多核CPU切换装置发出用于初始化AP的启动处理器内部中断SIPI消息，完成全部AP的初始化，当需要进行多核CPU切换时，多核CPU切换装置保存BSP工作环璄，并切换用户指定AP作为运行OS的CPU，成功切换AP成为BSP后,就会回到DOS下，此时CPU对OS及应用软件完全是透明的，从而可以获得所述指定AP相关的内部寄存器资料，供用户查验及测试，例如：EAX、EBX、ECX、EDX、EBP、ESP，CS和EIP，以及APIC寄存器组和MSR寄存器组。所述多核CPU切换系统的工作流程如下：

第一步、多核CPU切换装置利用高级可编程中断处理控制器APIC总线，发出用于初始化的SIPI消息，所有AP收到SIPI消息后，会执行相应的代码设定其内部的寄存器完成初始化操作。

第二步、初始化完成后，多核CPU切换装置可根据用户的需求，先是保存下当前CPU运行的场景，然后发出IPI消息给BSP,将BSP切换为AP,然后再将待切换的AP转为用于运行OS的BSP。

进一步，当所述待切换的AP与所述BSP属于同一CPU的内核时，实现CPU内多核间的切换；当所述待切换的AP与所述BSP属于不同CPU的内核时，实现CPU间的切换。

第三步、多核CPU切换装置也可对指定CPU发出IPI消息，执行提前设定好的AP代码，将CPU内部的所有寄存器，如MTRR,APIC等，全部输出到主机屏幕上，方便用户对CPU内部资料进行查询调试．

多核CPU切换装置提供了所有AP的IPI处理程序，这样在IPI消息或SIPI消息发出后，就会进入到各个AP的IPI处理程序，在AP的IPI处理程序处理完成后，就会回到多核CPU切换装置的软件执行点。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多核CPU的切换方法，其特征在于，包括中央处理器CPU间的切换步骤，包括： 

在磁盘操作系统DOS下，接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令； 

根据所述CPU间切换指令，保存运行操作系统的第一当前CPU的工作环境参数； 

将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU，并控制所述第一当前CPU退出运行状态，使第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述CPU间切换指令中待切换标识指定的待切换CPU切换为运行操作系统的第二当前CPU的步骤包括： 

生成用于使所述待切换CPU切换为第二当前CPU的第二处理器内部中断消息，并发送至所述待切换CPU； 

根据所述第二处理器内部中断消息，将所述待切换CPU的AP切换为BSP，以便所述待切换CPU进入运行状态。 

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一当前CPU退出运行状态的步骤包括： 

生成用于使第一当前CPU退出运行状态的第一处理器内部中断消息，并发送至所述第一当前CPU； 

根据所述第一处理器内部中断消息，将所述第一当前CPU中的引导处理器BSP切换为应用处理器AP，以便退出运行状态。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一当前CPU的工作环境参数包括代码段寄存器CS参数和指令寄存器EIP参数，所述第二当前CPU按照所保存的第一当前CPU的工作环境参数继续运行的步骤包括： 

所述第二当前CPU按照所述第一当前CPU的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前CPU中BSP的CS参数和EIP参数，使所述第二当前CPU中的BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。 

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 CPU内多核间的切换步骤，所述CPU的多核包括一个BSP、一个或多个AP，所述切换步骤包括： 

接收来自用户的含有待切换标识的CPU内切换指令； 

根据所述CPU内切换指令，保存运行操作系统的第一当前BSP的工作环境参数； 

将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP，并控制所述第一当前BSP退出运行状态，使第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行。 

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述CPU内切换指令中待切换标识指定的待切换AP切换为运行操作系统的第二当前BSP的步骤包括： 

生成用于使所述待切换AP切换为第二当前BSP的第四处理器内部中断消息，并发送至所述待切换AP； 

根据所述第四处理器内部中断消息，将所述待切换AP切换为BSP，以便所述待切换AP进入运行状态。 

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一当前BSP退出运行状态的步骤包括： 

生成用于使第一当前BSP退出运行状态的第三处理器内部中断消息，并发送至所述第一当前BSP； 

根据所述第三处理器内部中断消息，将所述第一当前BSP切换为AP，以便退出运行状态。 

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一当前BSP的工作环境参数包括CS参数和EIP参数，所述第二当前BSP按照所保存的第一当前BSP的工作环境参数继续运行的步骤包括： 

所述第二当前BSP按照所述第一当前BSP的CS参数和EIP参数，分别设置第二当前BSP的CS参数和EIP参数，使所述当前第二BSP按照所设置的CS参数和EIP参数，继续运行操作系统。 

9.根据权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 

生成用于读取BSP中内部寄存器组的第五处理器内部中断消息，并发送至所述BSP； 

根据所述第五处理器内部中断消息，显示所述BSP的内部寄存器组，以供用户查询和调试。 

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 

在所述接收来自用户的含有待切换标识的CPU间切换指令前或CPU切换指令前，生成用于初始化AP的启动处理器内部中断消息，并发送至所有AP； 

根据收到的所述启动处理器内部中断消息，对AP内部寄存器组进行初始化操作。 

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